悬架系统硬点载荷提取技术研究

发布时间：2018-05-29 20:07

  本文选题：衬套刚度 + 参数反求　； 参考：《重庆理工大学》2016年硕士论文

【摘要】：在对汽车悬架系统的摆臂、拉杆及衬套等部件进行强度和耐久性等分析时候,均需要获取悬架系统硬点处的载荷作为输入的边界条件,且对悬架部件进行这些分析时,边界条件的施加正确与否对分析结果的准确性起着决定性的作用。目前,在工程应用中,获取悬架系统硬点载荷,大多数是在多体动力学软件ADAMS软件中建立相应的悬架模型,提取过程相对较繁琐且单一。目前,国内外均没有专一的软件针对悬架硬点载荷的提取。且由于橡胶衬套全向刚度特性的获取相对困难,为减少设计成本,在悬架硬点载荷提取时,一般只考虑橡胶衬套线性刚度特性,这样就导致提取结果的可能存在较大的误差。本文以某车型的前后悬架系统为研究对象,为能够较方便且准确的提取悬架系统中的硬点载荷进行了以下研究。首先,从橡胶材料出发,讨论了橡胶材料的常用的本构模型。在基于材料试验基础上,选取常用橡胶本构模型进行应力-应变关系曲线的拟合,将拟合曲线与试验曲线对比,找出能够精确匹配悬架系统橡胶衬套材料的本构模型。在已有橡胶衬套刚度数据的基础上,结合有限元分析技术与橡胶材料参数反求的技术,对橡胶衬套的全向刚度信息进行重组,用完整的橡胶衬套刚度信息进行悬架系统硬点载荷提取。其次,建立了考虑橡胶衬套静态刚度特性的麦弗逊前悬架系统和双连杆后悬架系统硬点载荷提取的数学模型,并针对前后悬架系统建立了载荷计算的非线性方程组,基于数值算法和MATLAB软件,对建立的非线性方程组使用牛顿迭代法进行迭代求解。利用建立的悬架系统数学模型和计算方程,在汽车典型行驶工况下,计算了悬架系统硬点载荷。建立了考虑衬套非线性特性的悬架系统ADAMS模型,提取相同工况下的硬点载荷进行对比,验证了本文硬点载荷计算方法的有效性和准确性。最后,对悬架系统硬点载荷进行了应用性研究,建立起前悬挂系统转向节有限元模型,利用本文硬点载荷提取方法计算的各工况下载荷作为边界条件,对转向节进行强度分析。并利用MATLAB软件将硬点载荷计算的程序集成而开发了一款专用于悬架系统硬点载荷提取的软件。
[Abstract]:In the analysis of the strength and durability of the pendulum arm, pull rod and bushing of automobile suspension system, it is necessary to obtain the load at the hard point of the suspension system as the input boundary condition, and to carry out the analysis of the suspension component. Whether the boundary conditions are applied correctly or not plays a decisive role in the accuracy of the analytical results. At present, in engineering application, most of the hard point loads of suspension system are established in the multi-body dynamics software ADAMS software. The extraction process is relatively tedious and simple. At present, there is no specific software to extract the hard point load of suspension at home and abroad. In order to reduce the design cost, the linear stiffness characteristics of rubber bushing are generally taken into account in order to reduce the design cost because of the difficulty in obtaining the omnidirectional stiffness characteristics of the rubber bushing, which leads to the possible error of the extraction results. In this paper, the front and rear suspension system of a vehicle is taken as the research object, and the following research is carried out in order to extract the hard point load from the suspension system conveniently and accurately. Firstly, the constitutive models of rubber materials are discussed. On the basis of material test, the common rubber constitutive model was selected to fit the stress-strain curve, and the fitting curve was compared with the test curve to find out the constitutive model which could exactly match the rubber bushing material of suspension system. Based on the existing stiffness data of rubber bushing, combined with the technology of finite element analysis and the reverse calculation of rubber material parameters, the omni-directional stiffness information of rubber bushing was reorganized. The stiffness information of rubber bushing is used to extract the hard point load of suspension system. Secondly, a mathematical model for extracting the hard point load of the Macpherson front suspension system and the two-link rear suspension system considering the static stiffness characteristics of the rubber bushing is established, and the nonlinear equations of load calculation for the front and rear suspension systems are established. Based on numerical algorithm and MATLAB software, Newton iterative method is used to solve the nonlinear equations. Based on the mathematical model and calculation equation of suspension system, the hard point load of suspension system is calculated under typical driving conditions. The ADAMS model of suspension system considering the nonlinear characteristics of bushing is established, and the hard-point load under the same working condition is extracted for comparison, which verifies the validity and accuracy of the hard-point load calculation method in this paper. Finally, the application of hard point load of suspension system is studied, the finite element model of steering joint of front suspension system is established, and the strength of steering joint is analyzed by using the load under each working condition calculated by hard point load extraction method in this paper. A software for extracting the hard point load of suspension system is developed by integrating the program of hard point load calculation with MATLAB software.
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33

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本文编号：1952218